CN115850852A - 一种高韧性聚丙烯粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性聚丙烯粉末，其由以下组分按照重量份制备而成：聚丙烯树脂55‑75份、相容剂1‑10份、增韧剂20‑40份、滑石粉2‑4份、抗氧剂0.2‑0.3份、色粉0.5‑0.6份、珠光粉1‑2份、抗结剂0.1‑0.2份。本发明制备得到的聚丙烯粉末具有高韧性、高附着力的优点，在弯折过程中不易开裂，此外，经增韧的聚丙烯树脂粉末，其表面耐刮擦性能几乎不受影响，且附着力也比只用聚丙烯的粉末要好，且浸塑后光滑程度也更好。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性粉末技术领域，具体是一种高韧性聚丙烯粉末及其制备方法。
背景技术
碗篮是洗碗机中用于将碗洗净后沥水的架子。主要有不锈钢或包胶的钢材两种类型。相对于不锈钢碗篮，钢材包胶型碗篮本更低，且表面的涂层能够缓冲撞击，降低碗碟撞击破碎的几率。而碗篮表面的包胶，通常采用流化床浸塑的方式实现。
碗篮浸塑用的塑料粉末，通常有低熔点聚酰胺和聚丙烯两大类。聚丙烯由于价格相对便宜，且在使用环境中，耐水、耐盐、耐洗涤剂腐蚀性能更好，因此收到更广泛关注。
碗篮的生产通常是将成型的金属篮框投入涂料流化床中，在加热条件下进行涂层附着。但是在碗篮运输过程中可能会导致碗篮变形，因此需要在安装前进行重整塑形。聚丙烯做为碗篮涂层使用时，其具有硬度较高、光泽度好的优点，但由于聚丙烯粉末间熔合差，通常在金属件塑形弯折过程中会出现开裂的情况。若降低涂层和钢材表面的粘结，虽可以较好地缓解弯折处开裂情况，但会导致附着力较差，在长期使用中也存在开裂风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供高韧性聚丙烯粉末及其制备方法，使聚丙烯涂层在弯折过程中不易开裂。此外，经增韧的聚丙烯树脂粉末，其表面耐刮擦性能几乎不受影响，且附着力也比只用聚丙烯的粉末要好，且浸塑后光滑程度也更好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高韧性聚丙烯粉末，其由以下组分按照重量份制备而成：聚丙烯树脂55-75份、相容剂1-10份、增韧剂20-40份、滑石粉2-4份、抗氧剂0.2-0.3份、色粉0.5-0.6份、珠光粉1-2份、抗结剂0.1-0.2份。
作为本发明进一步的方案：所述的聚丙烯树脂为含有聚丙烯链段的聚烯烃的一种或多种，熔点为130-180℃，于230℃、2.16kg条件下，熔融指数为10-100g/10min。
作为本发明进一步的方案：所述相容剂是以基体树脂接枝或共聚马来酸酐、马来酸、丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种制备而成，所述基体树脂为聚丙烯、聚烯烃弹性体中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述增韧剂为乙烯、丁烯、丁二烯、戊二烯、甲基戊烯中的至少一种单体的均聚或共聚聚烯烃，其中，乙烯含量少于20％，所述增韧剂的硬度大于50D，若乙烯含量高于20％则会降低整体材料的强度。需要特别指出的是，本发明中的“增韧”与传统塑料的增韧概念略有不同，本发明中的“增韧”特指聚丙烯涂层附着在金属丝表面被弯折过程中不开裂。实际上，纯聚丙烯的韧性已经非常好，但弯折仍会开裂。
作为本发明进一步的方案：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024、抗氧剂245中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述珠光粉为云母粉，粒径为200-2000目。
作为本发明进一步的方案：所述抗结剂为直径5-100nm的二氧化硅或二氧化铝。
本发明另一方面公开了如上述任一项所述的一种高韧性聚丙烯粉末的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份将聚丙烯树脂、相容剂、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、色粉加入双螺杆挤出机中造粒，得到复合粒料；
将所述复合粒料低温研磨成粉，并加入珠光粉和抗结剂，充分混合即得高韧性聚丙烯粉末。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备得到的聚丙烯粉末具有高韧性、高附着力的优点，在弯折过程中不易开裂，此外，经增韧的聚丙烯树脂粉末，其表面耐刮擦性能几乎不受影响，且附着力也比只用聚丙烯的粉末要好，且浸塑后光滑程度也更好。
本发明的聚丙烯粉末用于洗碗机碗篮的浸塑，解决了碗篮在输运过程中由于形变问题需要重整塑形过程中，涂层易开裂的情况，同时提高了涂层的附着力，延长使用寿命。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中采用的原料具体信息如下：
聚丙烯1：BX3800，SK chemical，韩国；
聚丙烯2：R390Y，SK chemical，韩国；
增韧剂1：Solumer 8730L，SK chemical，韩国；
增韧剂2：3092PM，EPDM，三井；
增韧剂3：DP 0400M，聚1-丁烯，利安德巴塞尔，荷兰；
增韧剂4：
DX820，聚甲基戊烯，三井，日本；
相容剂：CA100，SK chemical，韩国；
抗氧剂：Irganox 1010，CAS号：6683-19-8，巴斯夫，德国；
光稳定剂：Tinuvin 622，CAS号：65447-77-0，巴斯夫，德国；
钛白粉：R907，杜邦，美国；
炭黑：660R，宁波海曙涌深
珠光粉：HZ760M，常州华珠颜料
抗结剂：Aerosil R972，Evonik，德国。
将实施例和对比例得到的聚丙烯粉末投入硫化床中，再将预加热300℃以上的工件浸入流化床中，取出，冷却，进行性能测试，涉及的测试标准如下：
熔融指数：GB/T 3682.1-2018，230摄氏度，2.16kg；
光泽度：GB/T 9754-2007，入射角20°；
涂层韧性：掰动工件使焊接点弯曲成相同角度，观察焊接点处涂层开裂情况。
涂层附着力：肉眼观察。
实施例和对比例的工艺制备：
按照表1中的配比将聚丙烯、增韧剂、相容剂、抗氧剂、光稳定剂、滑石粉、色粉(钛白粉或炭黑)预混，然后加入双螺杆挤出机中造粒，在100℃条件下烘干，用液氮冷却至-100℃，再用机械粉碎设备破碎为直径D50＜150μm的粉末，待粉末温度回升至室温后，加入珠光粉和抗结剂，充分混合均匀即得最终产品高韧性聚丙烯粉末。
表1为实施例1-4和对比例1-4中各组分的配比和测试结果。
表1
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 聚丙烯1 | 95 | 55 | 55 | |||||
| 聚丙烯2 | 95 | 75 | 65 | 65 | 65 | |||
| 增韧剂1 | 40 | |||||||
| 增韧剂2 | 20 | |||||||
| 增韧剂3 | 40 | 20 | 30 | |||||
| 增韧剂4 | 30 | 10 | ||||||
| 相容剂 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 光稳定剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 滑石粉 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 钛白粉 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 炭黑 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| 珠光粉 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 抗结剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
测试结果如表2所示。
表2
| 测试项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 硬度Shore D | 75 | 45 | 70 | 63 | 60 | 70 | 66 | 62 |
| 屈服强度Mpa | 32 | 14 | 27 | 18 | 17 | 26 | 23 | 19 |
| 断裂伸长％ | 20 | >600 | >600 | >600 | 500 | 450 | 550 | 500 |
| 附着力 | 一般 | 差 | 一般 | 差 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 涂层韧性 | 极差 | 差 | 差 | 差 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 光泽 | 差 | 好 | 一般 | 好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
由对比例1和实施例1对比可知，未添加增韧剂的等规聚丙烯具有很高的硬度和强度，但断裂伸长率较低，涂层非常脆，附着力不佳，且结晶能力很强，造成涂层不光滑而降低了光泽。实施例1通过添加以丁烯-乙烯共聚物作为增韧剂，降低了硬度和强度，但断裂伸长率有极大的增加，且涂层在金属弯折过程中不发生开裂，附着力有明显改善，且由于增韧剂的加入降低聚丙烯的结晶，使光泽也有明显改善。
通过对比例2和实施例1进行比较可知，对比例2以乙烯-辛烯弹性体做为增韧剂，其强度和硬度均发生大幅下降，但断裂伸长率有明显上升，然而，断裂伸长率的提升并没有明显改善涂层在金属弯折过程中的开裂情况，且附着力明显变差，光泽提高。而实施例1中以丁烯-乙烯共聚物做为增韧剂，硬度和强度的下降远低对比例2，且附着力更好，涂层韧性也更好。
通过对比例3和实施例2进行比较可知，对比例3以无规聚丙烯做为基材，其强度和硬度都较高，断裂伸长率也很高，但是涂层在金属弯折过程中的开裂情况没有明显改善，且附着力一般，光泽略好于等规聚丙烯。而实施例2中以甲基戊烯共聚物做为增韧剂，硬度和强度下降轻微，且附着力和涂层韧性也更好。
通过对比例4和实施例2进行比较可知，对比例4以乙烯-丙烯-丁烯共聚物为增韧剂，其强度和硬度均发生大幅下降，但断裂伸长率有明显上升，然而，断裂伸长率的提升并没有明显改善涂层在金属弯折过程中的开裂情况，且附着力明显变差，光泽提高。而实施例2中以甲基戊烯共聚物作为增韧剂，硬度和强度远高于对比例4，且附着力更好，涂层韧性也更好。
通过对比例4和实施例3进行比较可知，若采用丁烯共聚物和甲基戊烯共聚物复配做为增韧剂，同样可以起到改善韧性和提高附着力的效果。
对比实施例2-4可知，将两种增韧剂复配使用，断裂伸长率高于单独使用单一一种增韧剂，弯折开裂测试中，实施例3也能得到更好的效果。
可以理解的是，以上原料试剂仅为本发明一些具体实施方式的示例，使得本发明的技术方案更加清楚，并不代表本发明仅能采用以上试剂，具体以权利要求书中的范围为准。此外，实施例和对比例中所述的“份”，如无特别说明，均指重量份。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，其由以下组分按照重量份制备而成：聚丙烯树脂55-75份、相容剂1-10份、增韧剂20-40份、滑石粉2-4份、抗氧剂0.2-0.3份、色粉0.5-0.6份、珠光粉1-2份、抗结剂0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述的聚丙烯树脂为含有聚丙烯链段的聚烯烃的一种或多种，熔点为130-180℃，于230℃、2.16kg条件下，熔融指数为10-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述相容剂是以基体树脂接枝或共聚马来酸酐、马来酸、丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种制备而成，所述基体树脂为聚丙烯、聚烯烃弹性体中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述增韧剂为乙烯、丁烯、丁二烯、戊二烯、甲基戊烯中的至少一种单体的均聚或共聚聚烯烃，其中乙烯含量少于20％，所述增韧剂的硬度大于50D。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024、抗氧剂245中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述珠光粉为云母粉，粒径为200-2000目。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯粉末，其特征在于，所述抗结剂为直径5-100nm的二氧化硅或二氧化铝。
8.如权利要求1-7所述任一项所述的一种高韧性聚丙烯粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份将聚丙烯树脂、相容剂、增韧剂、滑石粉、抗氧剂、色粉加入双螺杆挤出机中造粒，得到复合粒料；
将所述复合粒料低温研磨成粉，并加入珠光粉和抗结剂，充分混合即得高韧性聚丙烯粉末。
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